JP3383616B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
アクティブマトリクス型の液晶表示装置やＥＬ型の表示
装置に代表されるフラットパネルディスプレイに利用す
ることができる構成に関する。また、薄膜トランジスタ
に代表される半導体装置の層間絶縁膜の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フラットパネルディスプレイ
として、アクティブマトリクス型の液晶表示装置が知ら
れている。これは、マトリクス状に配置された多数の画
素のそれぞれにスイッチング用の薄膜トランジスタを配
置し、各画素電極に出入りする電荷をこの薄膜トランジ
スタでもって制御する構成を有している。

【０００３】このような構成においては、半導体装置を
絶縁膜で覆い、水分や不純物、さらには半導体装置にと
って大敵の可動イオン（例えばナトリウムイオン）が進
入することを防ぐ構成が必要とされる。また、このよう
な構成には、画素電極や配線と薄膜トランジスタとの間
に形成される容量を軽減できるような構成が必要とされ
る。

【０００４】またさらに作製コストが安く、生産性に優
れていることが要求される。しかし、通常層間絶縁膜と
して利用されている酸化珪素膜や窒化珪素膜では、この
要求を満たすことはできないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、上述したような層間絶縁膜に要求されている構成
を提供することを課題とする。即ち、水分や不純物の進
入を防止することができ、さらに薄膜トランジスタと画
素電極や配線との間に形成される容量の問題を抑制する
ことができ、さらに安価で高い生産性を有した層間絶縁
膜を有した半導体装置の構成を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の一つは、半導体素子の上方に配置された樹脂材料でな
る層間絶縁膜を有し、前記層間絶縁膜が形成される下地
の全面は、酸化珪素膜または窒化珪素膜が形成されてい
ることを特徴とする。

【０００７】また他の発明の構成は、半導体素子の上方
に配置された樹脂材料でなる層間絶縁膜を有し、前記層
間絶縁膜が形成される下地の全面は、酸化珪素膜と窒化
珪素膜との積層膜が形成されていることを特徴とする。

【０００８】上記構成において、酸化珪素膜と窒化珪素
膜との積層順序はどちらが先でもよい。なお、半導体素
子を覆う構成とする場合は、密着性や界面特性の良さか
ら窒化珪素膜下層とした方が好ましい。

【０００９】他の発明の構成は、半導体素子の上方に配
置された樹脂材料でなる層間絶縁膜を有し、前記層間絶
縁膜が形成される下地の全面は、酸化窒化珪素膜が形成
されていることを特徴とする。

【００１０】他の発明の構成は、半導体素子の上方に配
置された樹脂材料でなる層間絶縁膜を有し、前記半導体
素子と前記層間絶縁膜との間には、酸化珪素膜または窒
化珪素膜が形成されていることを特徴とする。

【００１１】他の発明の構成は、半導体素子の上方に配
置された樹脂材料でなる層間絶縁膜を有し、前記半導体
素子と前記層間絶縁膜との間には、酸化窒化珪素膜が形
成されていることを特徴とする。

【００１２】他の発明の構成は、半導体素子の上方に配
置された樹脂材料でなる層間絶縁膜を有し、前記半導体
素子と前記層間絶縁膜との間には、酸化珪素膜と窒化珪
素膜との積層膜が形成されていることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】薄膜トランジスタの上部を覆う層
間絶縁膜として、窒化珪素膜と樹脂膜との積層膜を用い
ることで、画素電極や配線と薄膜トランジスタとの間に
形成される容量を軽減できる。

【００１４】また樹脂材料はその表面を平坦化できるの
で、配線の段差乗り越え部が形成されず、配線抵抗の局
所的な変化や断線を防止することができる。

【００１５】また、樹脂膜が薄膜トランジスタに直接触
れないように樹脂膜と薄膜トランジスタとの間に窒化珪
素膜を設けることで、樹脂膜中の水分が薄膜トランジス
タの動作に悪影響を与えることを抑制することができ
る。

【００１６】

【実施例】〔実施例１〕図１及び図２に本実施例に示す
アクティブマトリクス型の液晶表示装置の画素部分の作
製工程を示す。

【００１７】まず図１（Ａ）に示すようにガラス基板１
０１上に下地膜１０２として酸化珪素膜を３０００Åの
厚さにプラズマＣＶＤ法で成膜する。この下地膜１０２
は、ガラス基板１０１から不純物が後に形成される半導
体層に拡散することを抑制する機能を有する。また、ガ
ラス基板１０１と後に形成される半導体層との間に働く
応力を緩和する機能を有する。

【００１８】この下地膜１０２としては、酸化窒化珪素
膜を用いることも有用である。酸化窒化珪素膜は、緻密
でまたガラス基板との密着性も高いので、下地膜１０２
として高い機能を有している。

【００１９】酸化窒化珪素膜の成膜は、シランと酸素と
Ｎ₂ Ｏとの混合気体を用いたプラズマＣＶＤ法を用いて
成膜することができる。また、ＴＥＯＳガスとＮ₂ Ｏと
の混合ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によって得ること
もできる。

【００２０】次に後に薄膜トランジスタの半導体層１０
３を構成する薄膜半導体の出発膜となる非晶質珪素膜を
下地膜１０２上に成膜する。ここでは減圧熱ＣＶＤ法を
用いて、この非晶質珪素膜を５００Åの厚さに成膜す
る。なお、非晶質珪素膜の成膜方法としては、プラズマ
ＣＶＤ法を用いてもよい。

【００２１】そして加熱処理またはレーザー光の照射、
または加熱処理とレーザー光の照射とを組み合わせた方
法を用いてこの非晶質珪素膜を結晶化させる。こうし
て、図示しない結晶性珪素膜を得る。

【００２２】そして、この図示しない結晶性珪素膜をパ
ターニングして薄膜トランジスタの半導体層１０３を得
る。（図１（Ａ））

【００２３】次に図１（Ａ）に示すように半導体層１０
３を覆ってゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜１０
４をプラズマＣＶＤ法で１０００Åの厚さに成膜する。
こうして図１（Ａ）に示す状態を得る。

【００２４】ゲイト絶縁膜として機能する絶縁膜として
は、酸化窒化珪素膜を用いることがより好ましい。

【００２５】次にスカンジウムを0.1 重量％含有させた
図示しないアルミニウム膜を４０００Åの厚さにスパッ
タ法で成膜する。このアルミニウム膜は後にゲイト電極
１０５を構成する。

【００２６】アルミニウム膜を成膜したら、その表面に
図示しない緻密な陽極酸化膜を１００Åの厚さに成膜す
る。この陽極酸化は、３％の酒石酸を含んだエチレング
リコール溶液をアンモニア水で中和したものを電解溶液
とし、この電解溶液中においてアルミニウム膜を陽極と
して行われる。

【００２７】この陽極酸化においては、到達電圧によっ
て形成される陽極酸化膜の膜厚を制御することができ
る。

【００２８】さらに図示しないレジストマスクを配置
し、パターニングを行う。このパターニングを行うこと
によって、ゲイト電極１０５が形成される。

【００２９】ゲイト電極１０５の形成後、図示しないレ
ジストマスクを残存させた状態で再び陽極酸化を行う。
この陽極酸化は、電解溶液として３％のシュウ酸水溶液
を電解溶液として用いることによって行われる。

【００３０】この陽極酸化では、図示しないレジストマ
スクが残存する関係でゲイト電極１０５の側面のみにお
いて選択的に陽極酸化が行われる。この工程で形成され
る陽極酸化膜１０６は、多孔質状の構造を有したものが
得られる。

【００３１】こうしてゲイト電極１０５の側面に多孔質
状の膜質を有する陽極酸化膜１０６が形成される。

【００３２】この多孔質状の陽極酸化膜１０６は数μｍ
程度の厚さまで成長させることができる。この成長距離
の制御は陽極酸化時間によって制御することができる。

【００３３】ここでは陽極酸化膜１０６の膜厚を３００
０Åとする。

【００３４】次に再び３％の酒石酸を含んだエチレング
リコール溶液をアンモニア水で中和したものを電解溶液
とて陽極酸化を行う。この陽極酸化工程においては、電
解溶液が多孔質状の陽極酸化膜１０６の内部にまで侵入
するので、ゲイト電極１０５の周囲に緻密な陽極酸化膜
１０７が形成される。

【００３５】この緻密な陽極酸化膜１０７の膜厚は５０
０Åとする。この緻密な陽極酸化膜１０７の主な役割
は、ゲイト電極１０６の表面を覆うことにより、後の工
程においてヒロックやウィスカーが発生しないようにす
るためにある。

【００３６】また、後に多孔質状の陽極酸化膜１０６を
除去する際にゲイト電極１０５が同時にエッチングされ
ないようにゲイト電極１０５を保護する役割も有してい
る。

【００３７】また、後の不純物イオンの注入工程におい
て、オフセットゲイト領域の形成に寄与するという役割
もある。こうして図１（Ｂ）に示す状態を得る。

【００３８】この状態で不純物イオンの注入を行う。こ
こでは、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタを得るために
Ｐ（リン）イオンの注入を行う。

【００３９】図１（Ｂ）の状態で不純物のイオン注入を
行うと、１０８と１１１の領域に不純物イオンが選択的
に注入される。この工程において、１０８と１１１の領
域が高濃度不純物領域となる。領域１０８はソース領域
であり、領域１１１はドレイン領域である。

【００４０】また、半導体層１０３において、ゲイト電
極１０５直下の領域１０９はゲイト電極１０５がマスク
となり、不純物イオンが注入されない。そしてこの領域
１０９がチャネル形成領域となる。

【００４１】また、１１０の領域は多孔質状の陽極酸化
膜１０５と緻密な陽極酸化膜１０７がマスクとなるの
で、やはり不純物イオンが注入されない。この１１０で
示される領域は、ソース／ドレイン領域としても機能せ
ず、またチャネル形成領域１０９としても機能しないオ
フセットゲイト領域となる。このオフセットゲイト領域
１１０の寸法は、緻密な陽極酸化膜１０７の膜厚と多孔
質状の陽極酸化膜１０６の膜厚によって決めることがで
きる。

【００４２】オフセットゲイト領域１１０は特にチャネ
ル形成領域１０９とドレイン領域１１１との間に形成さ
れる電界の強度を緩和させるために機能する。オフセッ
トゲイト領域１１０が存在することで、薄膜トランジス
タのＯＦＦ電流値を低減させ、さらに劣化を抑制するこ
とができる。

【００４３】こうして、１０８で示されるソース領域、
１０９で示されるチャネル形成領域、１１０で示される
オフセットゲイト領域、１１１で示されるドレイン領域
が自己整合的に形成される。

【００４４】なお、上記不純物イオンの注入後、多孔質
状の陽極酸化膜１０６を除去し、再度の不純物イオンの
注入をライトドープ条件で行う方法もある。この場合、
多孔質状の陽極酸化膜１０６の直下にライトドープ領域
を形成することができる。

【００４５】このライトドープ領域のドレイン側が通常
ＬＤＤ（ライトドープドレイン）領域と呼ばれるものと
なる。

【００４６】不純物イオンの注入が終了した後、多孔質
状の陽極酸化膜１０６を選択的に除去する。ここでは、
燐酸と酢酸と硝酸とのを混合した混酸を用いて多孔質状
の陽極酸化膜１０６を選択的に除去する。

【００４７】そしてレーザー光の照射によるアニール処
理を行う。この際、高濃度不純物領域とオフセットゲイ
ト領域との界面近傍に対してレーザー光を照射できるの
で、不純物イオンの注入によって損傷したジャンクショ
ン部分を十分にアニールすることができる。

【００４８】なおレーザー光の照射ではなく紫外光や赤
外光の照射を行い、上記アニールを行ってもよい。ま
た、レーザー光や強光の照射に併用して加熱を行うこと
も有用である。

【００４９】図１（Ｂ）に示す状態を得たら、第１の層
間絶縁膜として、酸化珪素膜１１２を２０００Åの厚さ
に成膜する。この第１の層間絶縁膜としては、窒化珪素
膜や酸化珪素膜と窒化珪素膜との積層膜を用いてもよ
い。

【００５０】次に第１の層間絶縁膜１１２にコンタクト
ホールの形成を行い、薄膜トランジスタのソース領域１
０８にコンタクトするソース電極１１３の形成を行う。
このソース電極１１３は、チタン膜とアルミニウム膜と
チタン膜との積層構造を有したものとして形成する。ま
たこのソース電極１１３は、ソース配線から延在ものと
して形成される。即ち、アクティブマトリクス領域に格
子状に配置されたソース線の形成と同時に形成される。
こうして図１（Ｃ）に示す状態を得る。

【００５１】次に１０００Å厚の窒化珪素膜１１４を成
膜する。この窒化珪素膜は、その緻密な膜質（一般に窒
化珪素膜の膜質は緻密である）を利用して、薄膜トラン
ジスタとの界面に固定電荷が存在したりすることを抑制
する機能を有している。またその緻密な膜質を利用し
て、外部から水分や可動イオンが進入してくることを防
ぐ機能を有している。

【００５２】窒化珪素膜１１４の形成は、シランとアン
モニアを用いたプラズマＣＶＤ法を用いて行う。窒化珪
素膜以外には、酸化窒化珪素膜を利用することができ
る。

【００５３】次に、酸化珪素膜１１５を２０００Åの厚
さにプラズマＣＶＤ法でもって形成する。ここでは、信
頼性を高めるために酸化珪素膜１１５を成膜するが、特
に利用しなくてもよい。

【００５４】さらに透明なポリイミド樹脂やアクリル樹
脂を用いて層間絶縁膜１１６を形成する。この樹脂材料
でなる層間絶縁膜１１６の表面は平坦になるようにす
る。この樹脂材料でなる層間絶縁膜１１６の膜厚は２μ
ｍとする。こうして図１（Ｄ）に示す状態を得る。

【００５５】樹脂材料を用いて層間絶縁膜１１６を構成
することで、素子と層間絶縁膜１１６上に形成される電
極や配線との容量を小さくするとができる。また、作製
コストを大きく下げることができる。

【００５６】またこの樹脂材料でなる層間絶縁膜１１６
は、その下地に酸化珪素膜１１５が形成されているの
で、下地との密着性を高くすることができる。また、下
地との間に水分が進入したりすることがない構成とする
ことができる。

【００５７】この作用は、酸化珪素膜１１５を成膜せず
に、窒化珪素膜１１４上に樹脂材料でなる層間絶縁膜１
１６を形成した場合にも得ることができる。

【００５８】次に図２（Ａ）に示すように薄膜トランジ
スタの遮光膜とブラックマトリクスを兼ねるクロム膜を
成膜し、さらにそれをパターニングすることにより、遮
光膜兼ブラックマトリクス１１７を形成する。

【００５９】ここで、層間絶縁膜１１６を構成する樹脂
材料は、その比誘電率として３以下のものを選択するこ
とができる。また、その膜厚を数μｍと厚くすることが
できる。なお、樹脂材料の場合、その厚さを厚くしても
作製工程時間が長くなるようなことはないので、このよ
うな目的のためには有用なものとなる。

【００６０】このような構成とすることで、クロムでな
る遮光膜１１７とその下の薄膜トランジスタとの間の容
量の形成を抑制することができる。

【００６１】また、層間絶縁膜１１６を樹脂材料で構成
した場合、その表面を平坦することが容易であるので、
凹凸に起因する光漏れの問題を抑制できる。

【００６２】図２（Ａ）に示す状態を得たら、さらに層
間絶縁膜として窒化珪素膜１１８を成膜する。さらに酸
化珪素膜１１９を成膜する。

【００６３】ここでは信頼性を高めるために窒化珪素膜
１１８と酸化珪素膜１１９の２層構造としたが、いずれ
かの単層構造としてもよい。

【００６４】さらに樹脂材料でなる層間絶縁膜１２０を
形成する。材料は、１１６と同じでよい。

【００６５】層間絶縁膜１２０を樹脂材料で構成するこ
とにより、後に形成される画素電極と薄膜トランジスタ
との間で不要な容量が形成されてしまうことを抑制する
ことができる。またその表面が平坦化されるので、後に
形成される画素電極からの電界が乱れたりすることを抑
制することができる。

【００６６】そして、コンタクトホールの形成を行い、
画素電極を構成するためのＩＴＯ電極をスパッタ法で形
成し、さらにパターニングを行うことによって、画素電
極１２１を形成する。

【００６７】こうして図２（Ｂ）に示す構成を完成させ
る。図２（Ｂ）に示す構成は、薄膜トランジスタ（特に
ソース電極１１３）と遮光膜（および／またはブラック
マトリクス）１１７との間に配置された層間絶縁膜の比
誘電率を低くでき、またその厚さを厚くできるので、不
要な容量が形成されることを抑制することができる。

【００６８】前述したように樹脂膜を厚くすることは工
業的に容易なことであり、プロセス時間が増大すること
がないので、上述のような構成を容易に実現することが
できる。

【００６９】〔実施例２〕本実施例は、実施例１に示す
構成をさらに改良し、より高い信頼性を有する構成とし
たことを特徴とする。

【００７０】前述したように遮光膜やブラックマトリク
スとしては、クロム等の金属材料が利用される。しかし
長期の信頼性を考えた場合、この金属材料からの不純物
の拡散の問題や他の電極や配線との間に生じるショート
の問題が憂慮される。

【００７１】そこで本実施例に示す構成においては、実
施例１に示す構成において薄膜トランジスタを遮光する
遮光膜として陽極酸化可能な材料を用い、さらにその表
面に陽極酸化膜を形成する。

【００７２】陽極酸化可能な材料としては、アルミニウ
ムやタンタルを利用することができる。特にアルミニウ
ムを用いる場合には、アルミサッシ等の工業製品に利用
されている陽極酸化技術を利用することにより、陽極酸
化膜を黒またはそれに近い濃い色に着色することができ
るので、遮光膜として好適なものとなる。

【００７３】図３に本実施例の作製工程の概略を示す。
なお図３において、図２と同じ部分は特に図示していな
い。

【００７４】まず図１（Ａ）〜（Ｄ）に示す工程に従っ
て、図１（Ｄ）に示す状態を得る。次に図３（Ａ）に示
すように遮光膜３０１を形成する。ここでは、その材料
としてアルミニウムを用いて遮光膜３０１を形成する。

【００７５】そして電解溶液中において陽極酸化を行う
ことによって、図３（Ａ）に示すように遮光膜３０１の
表面に陽極酸化膜３０２を形成する。

【００７６】図では遮光膜３０１は、薄膜トランジスタ
を遮光する遮光膜として記載されている。しかし、通常
はさらに延在してブラックマトリクスをも構成してい
る。

【００７７】図３（Ａ）に示す状態を得たら、図３
（Ｂ）に示すように窒化珪素膜１１８と酸化珪素膜１１
９とでなる層間絶縁膜と樹脂材料でなる層間絶縁膜１２
０を多層に成膜する。

【００７８】さらに画素電極１２１をＩＴＯでもって形
成し図３（Ｂ）に示す状態を得る。

【００７９】本実施例に示す構成は、陽極酸化膜３０２
が化学的にも安定したものであるので、長期の信頼性を
考えた場合に、遮光膜３０１から不純物が周囲に拡散し
たりすることを抑制することができる。また、遮光膜３
０１が他の配線間をショートしてしまうことを防ぐこと
ができる。

【００８０】〔実施例３〕本実施例は、画素の開口率を
さらに高めた構成に関する。一般に画素の開口率は極力
高めた構成とすることが望まれている。この画素の開口
率を高くするには、画素電極をなるべく広い面積で配置
することが必要とされる。

【００８１】しかし、画素電極と薄膜トランジスタや配
線とが重なると、その間に容量が形成されてしまうので
一般にこの点で大きな制限が存在する。

【００８２】本実施例は、この容量が形成されてしまう
問題を低減した構成を提供する。

【００８３】図４に本実施例の構成を示す。図４に示す
構成においては、格子状に配置されたソース線やゲイト
線をブラックマトリクスとして機能させ、さらに画素電
極４０２の面積を極力大きくした構成に関する。

【００８４】図４に示す構成においては、ソース電極
（およびソース線）を構成する金属材料によって、薄膜
トランジスタの主要部を覆う遮光膜４０１が配置されて
いる。

【００８５】また、画素電極４０２をソース線やゲイト
線と一部が重ねるように配置することで、ソース線やゲ
イト線の一部をブラックマトリクスとして利用すること
ができる。

【００８６】図４に示すような構成を採用した場合、画
素電極を広い面積に渡って配置することができるので、
画素の開口率を高くすることができる。

【００８７】また、そのような構成としても、樹脂材料
でなる層間絶縁膜１１６が存在するために、画素電極４
０２と薄膜トランジスタとの間に形成される容量を小さ
なものとすることができる。

【００８８】また層間絶縁膜１１６として樹脂材料を用
いることにより、画素電極４０２の形成後のラビング工
程やパネル組立工程において、薄膜トランジスタに不要
な圧力が加わることを緩和させることができる。

【００８９】また層間絶縁膜を構成する樹脂材料１１６
の下地の全面には酸化珪素膜１１５が形成されており、
さらにその下地には窒化珪素膜１１４が形成されてい
る。薄膜トランジスタは、この窒化珪素膜１１４によっ
て覆われているので、薄膜トランジスタの電気的な安定
性を確保することができる。

【００９０】特に樹脂材料でなる層間絶縁膜１１６中か
ら水分が薄膜トランジスタ部に拡散することを窒化珪素
膜１１４で防止することができ、薄膜トランジスタの電
気的安定性を高めることができる。

【００９１】〔実施例４〕本実施例では、Ｎチャネル型
の薄膜トランジスタとＰチャネル型の薄膜トランジスタ
とを相補型に構成する例を示す。本実施例に示す構成
は、例えば、絶縁表面上に集積化された各種薄膜集積回
路に利用することができる。また、例えばアクティブマ
トリクス型の液晶表示装置の周辺駆動回路に利用するこ
とができる。

【００９２】まず図５（Ａ）に示すようにガラス基板５
０１上に下地膜５０２として酸化珪素膜または酸化窒化
珪素膜を成膜する。さらに図示しない非晶質珪素膜をプ
ラズマＣＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法でもって成膜す
る。さらにこの非晶質珪素膜に対してレーザー光の照
射、または加熱処理を加え、この非晶質珪素膜を結晶性
珪素膜に変成する。

【００９３】そして得られた結晶性珪素膜をパターニン
グして、半導体層５０３と５０４を得る。こうして図５
（Ａ）に示す状態を得る。

【００９４】さらにゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜
５０５を成膜する。そして後にゲイト電極を構成するた
めの図示しないアルミニウム膜を４０００Åの厚さに成
膜する。アルミニウム膜以外には、陽極酸化可能な金属
（例えばタンタル）を利用することができる。

【００９５】アルミニウム膜を形成したら、前述した方
法により、その表面に極薄い緻密な陽極酸化膜を形成す
る。

【００９６】次にアルミニウム膜上に図示しないレジス
トマスクを配置し、アルミニウム膜のパターニングし
て、ゲイト電極５０６、５０７を形成する。そして、得
られたゲイト電極５０６、５０７を陽極として陽極酸化
を行い、その側面に多孔質状の陽極酸化膜５０８と５０
９を形成する。この多孔質状の陽極酸化膜５０８、５０
９の膜厚は例えば５０００Åとする。

【００９７】さらに再度緻密な陽極酸化膜を形成する条
件で陽極酸化を行い、緻密な陽極酸化膜５１０と５１１
を形成する。ここで緻密な陽極酸化膜５１０と５１１の
膜厚は８００Åとする。こうして図５（Ｂ）に示す状態
を得る。

【００９８】さらに露呈している部分の酸化珪素膜５０
５をドライエッチングによって除去し、図５（Ｃ）に示
す状態を得る。

【００９９】図５（Ｃ）に示す状態を得たら、酢酸と硝
酸とリン酸を混合した混酸を用いて、多孔質状の陽極酸
化膜５０８と５０９を除去する。こうして図５（Ｄ）に
示す状態を得る。

【０１００】ここで、交互にレジストマスクを配置し
て、左側の薄膜トランジスタの半導体層５０３にＰイオ
ンが、右側の薄膜トランジスタの半導体層５０４にＢイ
オンが注入されるようにする。

【０１０１】この不純物イオンの注入によって、高濃度
のＮ型を有するソース領域５１４とドレイン領域５１７
が自己整合的に形成される。

【０１０２】また、低濃度にＰイオンがドープされた弱
いＮ型を有する領域５１５が同時に形成される。また、
チャネル形成領域５１６が同時に形成される。

【０１０３】５１５で示される弱いＮ型を有する領域が
形成されるのは、残存したゲイト絶縁膜５１２が存在す
るからである。即ち、ゲイト絶縁膜５１２を透過したＰ
イオンがゲイト絶縁膜５１２によって一部遮蔽されるか
らである。

【０１０４】また同様な原理により、強いＰ型を有する
ソース領域５２１とドレイン領域５１８が自己整合的に
形成される。また、低濃度不純物領域５２０が同時に形
成される。また、チャネル形成領域５１９が同時に形成
される。

【０１０５】なお、緻密な陽極酸化膜５１０と５１１の
膜厚が２０００Åというように厚い場合には、その厚さ
でチャネル形成領域５１９に接してオフセットゲイト領
域を形成することができる。

【０１０６】本実施例の場合は、緻密な陽極酸化膜５１
０と５１１の膜厚が１０００Å以下と薄いので、その存
在は無視することができる。

【０１０７】そして、レーザー光または強光の照射を行
い、不純物イオンが注入された領域のアニールを行う。

【０１０８】そして図５（Ｅ）に示すように層間絶縁膜
として窒化珪素膜５２２と酸化珪素膜５２３を成膜す
る。それぞれの膜厚は１０００Åとする。なお、酸化珪
素膜５２３は成膜しなくてもよい。

【０１０９】ここで、窒化珪素膜５２２によって、薄膜
トランジスタが覆われることになる。窒化珪素膜は緻密
であり、また界面特性がよいので、このような構成とす
ることで、薄膜トランジスタの信頼性を高めることがで
きる。

【０１１０】さらに樹脂材料でなる層間絶縁膜５２４を
スピンコート法を用いて形成する。ここでは、層間絶縁
膜５２４の厚さは１μｍとする。（図５（Ｅ））

【０１１１】そしてコンタクトホールの形成を行い、左
側のＮチャネル型の薄膜トランジスタのソース電極５２
５とドレイン電極５２６を形成する。また同時に右側の
薄膜トランジスタのソース電極５２７とドレイン電極５
２６を形成する。ここで、電極５２６は２つの薄膜トラ
ンジスタに共通に配置されたものとなる。

【０１１２】こうして、相補型に構成されたＣＭＯＳ構
造を有する薄膜トランジスタ回路を構成することができ
る。

【０１１３】本実施例に示す構成においては、薄膜トラ
ンジスタを窒化膜で覆い、さらに樹脂材料によって覆っ
た構成が得られる。この構成は、可動イオンや水分の侵
入しにくい耐久性の高いものとすることができる。

【０１１４】また、さらに多層配線を形成したような場
合に、薄膜トランジスタと配線との間に容量が形成され
てしまうことを防ぐことができる。

【０１１５】〔実施例５〕本実施例はゲイト電極が活性
層より基板側にあるボトムゲイト型と呼ばれる薄膜トラ
ンジスタの作製工程を示す。

【０１１６】図６に本実施例の作製工程を示す。まず図
６（Ａ）に示すように、ガラス基板６０１上に下地膜と
して酸化珪素膜６０２をスパッタ法で成膜する。次に６
０３で示されるゲイト電極をアルミニウムでもって形成
する。

【０１１７】この際、アルミニウム中にスカンジウムを
0.18重量％含有させる。また、他の不純物はその濃度を
極力低減させるべく努める。これらの工夫は、後の工程
においてアルミニウムの異常成長により、ヒロックやウ
ィスカーと呼ばれる突起物が形成されることを抑制する
ためである。

【０１１８】こうして図６（Ａ）に示す状態を得る。次
にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜６０４をプラ
ズマＣＶＤ法により、５００Åの厚さに成膜する。

【０１１９】さらに薄膜トランジスタの半導体層を構成
する出発膜となる図示しない非晶質珪素膜（後に結晶性
珪素膜６０５となる）をプラズマＣＶＤ法で成膜する。
プラズマＣＶＤ法の他に減圧熱ＣＶＤ法を用いるのでも
よい。

【０１２０】次にレーザー光の照射を行うことにより、
図示しない非晶質珪素膜を結晶化させる。こうして結晶
性珪素膜６０５を得る。

【０１２１】こうして図６（Ｂ）に示す状態を得る。図
６（Ｂ）に示す状態を得たら、パターニングを施すこと
により、半導体層６０６を得る。

【０１２２】次に図示しない窒化珪素膜を成膜し、ゲイ
ト電極６０３を利用した基板６０１の裏面側からの露光
を行うことにより、窒化珪素膜でなるマスクパターン６
０７を形成する。

【０１２３】このマスクパターン６０７の形成は、以下
のようにして行う。まずゲイト電極６０３のパターンを
利用して基板６０１の裏面側からの露光によりレジスト
マスクのパターンを形成する。さらにアッシングを行
い、このレジストマスクのパターンを後退させる。そし
てこの後退したレジストマスクのパターン（図示せず）
を利用して窒化珪素膜をパターニングすることにより、
６０７で示すパターンを得る。

【０１２４】こうして図６（Ｃ）に示す状態を得る。次
にマスクパターン６０７を利用した不純物のドーピング
を行う。ここでは、ドーパントとしてＰ（リン）を用
い、ドーピングを行う手段としてプラズマドーピング法
を用いる。

【０１２５】この工程において、６０８と６１０の領域
にＰがドーピングされる。また６０９の領域にはＰはド
ーピングされない。

【０１２６】ドーピングの終了後、レーザー光の照射を
上面から行うことにより、被ドーピング領域の活性化と
ドーパントイオンの衝撃による損傷のアニールとを行
う。

【０１２７】こうして、６０８の領域がソース領域とし
て形成される。また、６１０がドレイン領域として形成
される。また、６０９がチャネル領域として画定する。

【０１２８】こうして図６（Ｄ）に示す状態を得る。次
に窒化珪素膜でなる層間絶縁膜６１１をプラズマＣＶＤ
法により２０００Åの厚さに成膜する。

【０１２９】ここに用いる層間絶縁膜６１１としては、
窒化珪素膜が最も好ましい。これは、後にその上に形成
される樹脂層間膜６１２中に存在する水分の影響（半導
体層６０６への影響）を防止するには、窒化珪素膜がそ
の効果を最も強く発揮するからである。

【０１３０】窒化珪素膜以外には、酸化珪素膜、または
酸化窒化珪素膜、または酸化珪素膜と窒化珪素膜の積層
膜（積層順序はどちらが先でもよい）を用いることがで
きる。

【０１３１】次に層間絶縁膜として、ポリイミドでなる
樹脂膜６１２を成膜する。成膜方法は、スピンコート法
を用いて行う。

【０１３２】さらにコンタクトホールの形成を行い、ソ
ース電極６１３、ドレイン電極６１４を形成する。

【０１３３】層間絶縁膜に樹脂材料を利用した場合に
は、樹脂材料中に存在する水分（特にＯＨ基）の影響が
素子特性に及ぶことが問題となる。しかし、本実施例に
示すように、水分の移動を防止する窒化珪素膜を設ける
ことで、樹脂材料を層間絶縁膜に用いる場合に起きる上
記の問題を抑制することができる。

【０１３４】

【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
により、高い信頼性を有し、また薄膜トランジスタと画
素電極や配線との間に形成される容量の問題を抑制する
ことができ、さらに安価で高い生産性を有した構成を得
ることができる。本明細書に開示する発明は、アクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置のみではなく、ＥＬ型の
表示装置やＩＣ回路に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１のアクティブマトリクス回路の画素
部分の作製工程図。

【図２】 実施例１のアクティブマトリクス回路の画素
部分の作製工程図。

【図３】 実施例２のアクティブマトリクス回路の画素
部分の作製工程図。

【図４】 実施例３のアクティブマトリクス回路の画素
部分図。

【図５】 実施例４の相補型に構成された薄膜トランジ
スタの作製工程図。

【図６】 実施例５の薄膜トランジスタの作製工程図。

【符号の説明】

１０１ ガラス基板 １０２ 下地膜（酸化珪素膜または酸化窒化
珪素膜） １０３ 半導体層（結晶性珪素膜） １０４ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜または酸
化窒化珪素膜） １０５ ゲイト電極 １０６ 多孔質状の陽極酸化膜 １０７ 緻密な陽極酸化膜 １０８ ソース領域 １０９ チャネル形成領域 １１０ オフセットゲイト領域 １１１ ドレイン領域 １１２ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１３ ソース電極 １１４ 層間絶縁膜（窒化珪素膜） １１５ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １１６ 層間絶縁膜（樹脂材料） １１７ 遮光膜（クロム膜） １１８ 層間絶縁膜（窒化珪素膜） １１９ 層間絶縁膜（酸化珪素膜） １２０ 層間絶縁膜（樹脂材料） １２１ 画素電極（ＩＴＯ電極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−140485（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156725（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−220626（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−87341（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−34723（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315360（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−226040（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−99324（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−234134（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−242724（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/1368 G09F 9/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 前記基板上に酸化珪素又は酸化窒化珪素からなる下地膜
   と、 前記下地膜上に結晶性珪素膜と、 前記結晶性珪素膜上にゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極及びゲート線と、 前記ゲート電極上及び前記ゲート線上に酸化珪素、窒化
   珪素、又は酸化珪素と窒化珪素との積層膜からなる第１
   の絶縁膜と、 前記第１の絶縁膜上に金属からなるソース電極及びソー
   ス線と、 前記第１の絶縁膜上に前記金属からなる遮光膜と、 前記ソース電極上、前記ソース線上及び前記遮光膜上に
   窒化珪素からなる第２の絶縁膜と、 前記第２の絶縁膜上に樹脂材料からなる第３の絶縁膜
   と、 前記第３の絶縁膜上に画素電極とを有し、 前記画素電極は前記ソース線及び前記ゲート線と一部重
   ねて配置されていることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 基板と、 前記基板上に酸化珪素又は酸化窒化珪素からなる下地膜
   と、 前記下地膜上に結晶性珪素膜と、 前記結晶性珪素膜上にゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極及びゲート線と、 前記ゲート電極上及び前記ゲート線上に酸化珪素からな
   る第１の絶縁膜と、 前記第１の絶縁膜上に金属からなるソース電極及びソー
   ス線と、 前記第１の絶縁膜上に前記金属からなる遮光膜と、 前記ソース電極上、前記ソース線上及び前記遮光膜上に
   窒化珪素からなる第２の絶縁膜と、 前記第２の絶縁膜上に酸化珪素からなる第３の絶縁膜
   と、 前記第３の絶縁膜上に樹脂材料からなる第４の絶縁膜
   と、 前記第４の絶縁膜上に画素電極とを有し、 前記画素電極は前記ソース線及び前記ゲート線と一部重
   ねて配置されていることを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 基板と、 前記基板上に酸化珪素又は酸化窒化珪素からなる下地膜
   と、 前記下地膜上に結晶性珪素膜と、 前記結晶性珪素膜上にゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極及びゲート線と、 前記ゲート電極上及び前記ゲート線上に酸化珪素、窒化
   珪素、又は酸化珪素と窒化珪素との積層膜からなる第１
   の絶縁膜と、 前記第１の絶縁膜上に金属からなるソース電極及びソー
   ス線と、 前記第１の絶縁膜上に前記金属からなる遮光膜と、 前記ソース電極上、前記ソース線上及び前記遮光膜上に
   酸化窒化珪素からなる第２の絶縁膜と、 前記第２の絶縁膜上に酸化珪素からなる第３の絶縁膜
   と、 前記第３の絶縁膜上に樹脂材料からなる第４の絶縁膜
   と、 前記第４の絶縁膜上に画素電極とを有し、 前記画素電極は前記ソース線及び前記ゲート線と一部重
   ねて配置されていることを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 基板と、 前記基板上に酸化窒化珪素からなる下地膜と、 前記下地膜上に結晶性珪素膜と、 前記結晶性珪素膜上にゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜上にゲート電極及びゲート線と、 前記ゲート電極上及び前記ゲート線上に酸化珪素、窒化
   珪素又は酸化珪素と窒化珪素との積層膜からなる第１の
   絶縁膜と、 前記第１の絶縁膜上に金属からなるソース電極及びソー
   ス線と、 前記第１の絶縁膜上に前記金属からなる遮光膜と、 前記ソース電極上、前記ソース線上及び前記遮光膜上に
   窒化珪素からなる第２の絶縁膜と、 前記第２の絶縁膜上に酸化珪素からなる第３の絶縁膜
   と、 前記第３の絶縁膜上に樹脂材料からなる第４の絶縁膜
   と、 前記第４の絶縁膜上に画素電極とを有し、 前記画素電極は前記ソース線及び前記ゲート線と一部重
   ねて配置されていることを特徴とする半導体装置。